Discrete Optimization Methods in Maritime and Road-based Transport II

Kjernegruppen i DOMinant II har oppnådd betydelige forskningsresultater innen modell- og metode utvikling av diskrete optimeringsproblemer innen maritim og vei-basert transport. Her har 1)lagerstyrt ruteplanlegging og 2)kombinert flåtesammensetning og ruteplanlegging blitt fokusert. Gruppen har fått akseptert 60 publikasjoner (hvorav 28 på UHR nivå 2), og holdt 115 internasjonale foredrag (hvorav flere har vært inviterte plenumsforedrag). DOMinant II forskere mottok pris for beste artikkel i Networks i 2013 for forskning på lagerstyrt ruting. A. Hemmati forsvarte sin doktorgrad i september 2015 med svært god tilbakemelding fra opponentene. K. Thun har utvidet sin stipendiatperiode til 1. april 2016 for å bidra i undervisning ved NTNU, og leverer avhandlingen da. L. M. Hvattum og H. Andersson fikk opprykk til professor i prosjektperioden. Forskningen har hatt tyngdepunkt innenfor maritim lagerstyrt ruteplanlegging. Det er utviklet nye modeller som er nær det konvekse skrog av heltallspunkter. Modeller er dekomponert på nye og innovative måter. Det er utarbeidet modeller som håndterer usikkerheten på nye måter og som kan bidra til å gjøre transport mer robust overfor forsinkelser. Gruppen har utviklet nye og effektive stramme formuleringer, kolonnegenereringsmetoder og metaheuristikker. Eksakte metoder er kombinert med heuristikker til såkalte hybride metoder eller matheuristics som gjør det mulig å løse store instanser med nær optimal målverdi. Det er også utviklet betydningsfulle testinstanser som brukes i "benchmark" -sammenheng. DOMinant bidro betydelig i utvikling av løsningsmetodene i SAMs (Sintef IKT, Anvendt Matematikk) lagerstyrte ruteløser INVENT. Denne har demonstrert betydelige besparelser innenfor LNG transport. Forbedring av løsningsmetodene er gjennomført i DOMinant II. DOMinant II har utført grunnleggende transportoptimeringsforskning innen "Mixed Capacitated General Routing Problem (MCGRP)", "Vehicle routing problems" (VRP) og "Travelling Salesman Problem" (TSP) som ofte er delproblemer i de to fokuserte problemtypene. Sammen med Aarhus Universitet har vi utviklet den første metode for å finne nedre grenser for MCGRP. I samarbeid med UNIMORE har vi utviklet en løsningsmetode som har satt ny verdensrekord på 59 av 67 store testinstanser i MCGRP-litteraturen og tangerer rekorden på 7 av de 8 resterende. Vi har jobbet med GPU-basert parallellisering av løsningsmetoder for TSP og VRP. Gruppen har også utviklet nye samarbeidende parallelle løsere for ulike større ruteproblemer. Metoden gir høykvalitetsløsninger innen kort tid ved bruk av flere prosessorer. Tunge regneressurser til NOTUR er brukt. Gruppen har også oppnådd gode resultater innen flerkriterie-optimering for rike VRP. Innen kombinert flåtesammensetning og ruteplanlegging, har DOMinant II flere delprosjekter. Ulike metaheuristikker er utviklet, og disse forventes å kunne benyttes i framtidig programvare med besparelser i kjørelengde og energiforbruk, samt reduserte klimagassutslipp og bedre bruker-aksept. Gruppen har utviklet nye modeller og løsningsmetoder for nettverk design innen linjefart som tar hensyn til flåtestørrelse og sammensetning. Videre har vi utviklet modeller og metoder for å bestemme størrelse og sammensetning av skipsflåten som har ansvar for vedlikeholdsoperasjoner av offshore vindmølleparker. Resultatene vil ha betydning for videreutvikling av planlagte offshore vindmølleparker, som Doggerbank. Sist kan nevnes utvikling av modeller og metoder for optimering av flåtesammensetning for forsyningsskip i Nordsjøen. Kjernegruppen har videreutviklet sitt internasjonale nettverk og har publisert 34 artikler med internasjonale forskere. De viktigste samarbeidspartnerne er fra Australia, Canada, Danmark, Italia, Nederland, Portugal, og Spania. Kjernegruppen arrangerte konferansen VeRoLog (Vehicle Routing and Logistics Optimization) i Oslo i juni 2014 med 170 deltakere fra 27 land. I tillegg arrangerte Høgskolen i Molde og DOMinant II konferansen LOT (Logistics-Optimization-Transportation) i september 2014, til minne om Arne Løkketangen. Vi har deltatt årlig i internasjonale konferansekomiteer og organisert sesjoner på konferanser. DOMinant II har formidlet transportoptimeringsforskning i Norge. DOMinant II-resultater er fremhevet i debattinnlegg om transportforskning i Aftenposten 21.8.2014. G. Hasle ble intervjuet om transportoptimering i NRKs Siffer (10:10). Intervju om ruteoptimering er publisert i Gemini og "Under Dusken", på www.forskning.no og forskningsrådets websider. DOMinant II har holdt foredrag og demonstrert programvare for å løse enkle ruteproblemer for skoleelever i Molde. Vi har samarbeidet med Statoil, Tine, Statkraft, DNV, MARINTEK, GDF SUEZ, Tieto, PetroOnline og Distribution Innovation. DOMinant II forskning er presentert i undervisningen ved MUC og NTNU. 27 studenter har skrevet sin masteroppgave innenfor DOMinant II forskning.

Transport typically represents 10-20% of the final cost of goods. Transport has serious environmental impacts. CO2 emission from seaborne transport is estimated at 1 billion tons annually. Use of discrete optimization in logistics has been a huge success. Studies refer to potential savings of 5-20% in costs and 14% in fuel consumption. The eVITA project DOMinant has led to improved models and optimization algorithms for important transport problems. As one of the results, SINTEF's inventory routing solv er INVENT has already demonstrated large savings in the LNG business. There is still a gap between the research frontier and industrial needs. In DOMinant II, we will significantly reduce this gap by developing models and efficient solution algorithms fo r computationally hard discrete optimization problems (DOPs) in transport. NTNU, Molde University College (MUC), and SINTEF Applied Mathematics (SAM) shall work closely together. We shall develop formulations of critical DOPs. We will extend the inventor y routing problem and the fleet composition problem to satisfy industrial needs that have not been studied yet. NTNU will focus on exact solution methods, relaxations, and bounds. Metaheuristics and hybrid methods for industrial sized problems will be dev eloped in collaboration. Parallel and collaborative methods will be designed by MUC and SAM. Extensive computational experiments are integral to the project. To speed up development, we shall utilize supercomputers including the NOTUR infrastructure. Thr ough DOMinant II, we shall further strengthen and integrate the work of the groups. 2 PhDs and 2 postdocs will be recruited. The groups have wide international networks that will be strengthened through workshops, visiting researchers, and joint publicati on. We have close cooperation with CIRRELT and GERAD, Canada (routing problems); INRIA, France (parallel and heterogeneous optimization); CIDMA, Portugal (stochastic optimization and exact methods).